Optimisation des procédés de séparation-mélangeage : applications à la distillation fractionnée et aux pompes à chaleur

par M'Baye Niang

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Pierre Le Goff.

Soutenue en 1995

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , en partenariat avec Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Le Goff.

Les rapporteurs étaient Pierre Schaetzel, Robert Bugarel.


  • Résumé

    L’objectif principal de cette thèse est de mettre à profit différents scénarios d'utilisation de valorisation et de gestion efficace et rationnelle de l'énergie à travers deux grands volets d'optimisation de procédés de séparation-mélangeage. Le premier volet est l'étude de la distillation diabatique. Ce procédé nouveau, ayant pour objectif d'augmenter le rendement exergétique de la distillation, consiste à remplacer le bouilleur et le condenseur par deux échangeurs de chaleur intégrés dans la colonne même: l'un dans la zone d'épuisement apporte uniformément la chaleur et l'autre dans la zone d'enrichissement extrait uniformément la chaleur. Après avoir défini les outils graphique et numérique de représentation et de prévision des performances d'une telle colonne, nous présentons dans le chapitre III l'étude expérimentale à partir d'une maquette de 10 plateaux et 15 cm de diamètre surmonte chacun d'un serpentin qui constitue l'échangeur. Cette expérimentation montre que la faisabilité technique d'un tel concept repose sur une diminution du diamètre aux extrémités de la colonne. Le chapitre IV expose l'analyse et l'optimisation exergétique permettant de déterminer le profil optimal de distribution de chaleur à travers les plateaux correspond au minimum de destruction d'exergie. Le second volet de ce travail traite de l'étude de nouvelles structures de thermofrigopompe pour la production simultanée de chaud (chauffage, usage sanitaire, culinaire) et de froid (climatisation, rafraichissement, congélation) et de nouveaux types de thermotransformateur pour revalorisation d'effluents industriels. Dans le chapitre VI, nous concevons une thermofrigopompe produisant du froid à 12-7°C et du chaud à 60-80°C, composée d'une colonne de distillation fractionnée au séparateur et d'une cascade mono ou multi-étagée de cellules d'absorption/désorption non isobares au mélangeur. Enfin dans le dernier chapitre, nous proposons une nouvelle race de pompe à chaleur dite hybride à absorption/demixtion. Contrairement au système classique, cette pompe à chaleur ne comporte pas de colonne de distillation au séparateur mais un simple bac de décantation ne nécessitant pas d'apport d'énergie lors de la séparation. Ici le mélange de travail est partiellement miscible, il se démixte facilement dans les conditions de fonctionnement du séparateur et dans celles du mélangeur il redevient complètement miscible. Les avantages d'une telle machine sont établis à travers une comparaison de performances avec les systèmes classiques équivalents. Nous montrons que son coefficient de performance est considérablement plus grand que celui d'une pompe à chaleur à compression classique

  • Titre traduit

    Separation-mixing engineering processes optimisation : application to distillation and heat pumps systems


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Informations

  • Détails : 1 vol. (191 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 98 réf. bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : École nationale supérieure d'ingénieurs en arts chimiques et technologiques. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TEXT 1995 NIA
  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Accessible pour le PEB
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